Statistical physics of error-correcting codes

In this thesis we use statistical physics techniques to study the typical performance of four families of error-correcting codes based on very sparse linear transformations: Sourlas codes, Gallager codes, MacKay-Neal codes and Kanter-Saad codes. We map the decoding problem onto an Ising spin system with many-spins interactions. We then employ the replica method to calculate averages over the quenched disorder represented by the code constructions, the arbitrary messages and the random noise vectors. We find, as the noise level increases, a phase transition between successful decoding and failure phases. This phase transition coincides with upper bounds derived in the information theory literature in most of the cases. We connect the practical decoding algorithm known as probability propagation with the task of finding local minima of the related Bethe free-energy. We show that the practical decoding thresholds correspond to noise levels where suboptimal minima of the free-energy emerge. Simulations of practical decoding scenarios using probability propagation agree with theoretical predictions of the replica symmetric theory. The typical performance predicted by the thermodynamic phase transitions is shown to be attainable in computation times that grow exponentially with the system size. We use the insights obtained to design a method to calculate the performance and optimise parameters of the high performance codes proposed by Kanter and Saad.

Intercultural transfer and artistic innovation:German musicians in Victorian Britain

Throughout the nineteenth century, German classical music production was an aesthetic point of reference for British concert audiences. As a consequence, a sizeable number of German musicians were to be found in Britain as performers, conductors, teachers, musicologists and managers. They acted as agents of intercultural transfer, disseminating performance and organisational practices which had a transformative effect on British musical life. This article moves away from a focus on high-profile visiting artists such as Mendelssohn Bartholdy or Wagner and argues that the extent to which transfer took place can be better assessed by concentrating on the cohort of those artists who remained permanently. Some of these are all but forgotten today, but were household names in Victorian Britain. The case studies have been selected for the range of genres they represent and include Joseph Mainzer (choral singing), Carl Rosa (opera), August Manns, Carl Hallé and Julius Seligmann (orchestral music), and Friedrich Niecks (musicology). On a theoretical level, the concept of ‘intercultural transfer’ is applied in order to determine aspects such as diffusion, adaptation or sustainability of artistic elements within the new cultural context. The approach confirms that ‘national’ cultures do not develop indigenously but always through cross-national interaction. Während des neunzehnten Jahrhunderts war die klassische Musikszene Deutschlands ästhetischer Bezugpunkt für das britische Konzertpublikum. Dies hatte zur Folge, dass vermehrt Deutsche als Musiker, Dirigenten, Lehrer, Musikwissenschaftler und Manager in Großbritannien tätig wurden. Sie fungierten als Vermittler interkulturellen Transfers, indem sie aufführungs- und organisationstechnische Praktiken verbreiteten und damit zu einer Transformation des britischen Musiklebens beitrugen. Vorliegender Artikel konzentriert sich weniger auf bekannte Künstler mit kurzfristigen Engagements (z. B. Mendelssohn Bartholdy, Wagner), und argumentiert vielmehr, dass sich das Ausmaß des Transfers besser über solche Musiker feststellen lässt, die sich längerfristig ansiedelten. Einige davon waren allgemein bekannte Persönlichkeiten im Königreich, sind heute aber vergessen. Die Auswahl der Fallstudien gibt einen Überblick über verschiedene Gattungen und beinhaltet Joseph Mainzer (Chorgesang), Carl Rosa (Oper), August Manns, Carl Hallé und Julius Seligmann (Orchestermusik), sowie Friedrich Niecks (Musikwissenschaft). Auf der Theorieebene wird das Konzept des ‘interkulturellen Transfers’ herangezogen, um Aspekte wie Diffusion, Anpassung oder Nachhaltigkeit künstlerischer Elemente im neuen kulturellen Kontext zu beleuchten. Der Ansatz bestätigt, dass sich ‘nationale’ Kulturen nicht indigen entwickeln sondern immer im Austausch mit anderen Kulturen

Network optimisation - A statistical physics perspective

Inference and optimisation of real-value edge variables in sparse graphs are studied using the tree based Bethe approximation optimisation algorithms. Equilibrium states of general energy functions involving a large set of real edge-variables that interact at the network nodes are obtained for networks in various cases. These include different cost functions, connectivity values, constraints on the edge bandwidth and the case of multiclass optimisation.

Observations on the Athenian judicial procedure on the subject of Lysias XXIII

It is thought that Lysias’ speech XXIII, Against Pancleon, was delivered in a paragraphe or ‘counter-indictment process’, called antigraphe in an initial phase. However a review of these concepts and, in general, of some aspects of Athenian judicial procedure has allowed us to conclude that the mentioned speech was made by the plaintiff, client of the logographer, against the defendant in a ‘action for false testimony’, dike pseudomartyrion.

La imagen de España en la novela de viaje "Cabo de Gata" de Eugen Ruge

Este artículo presenta un análisis de la imagen de España trazada en la novela Cabo de Gata (2013). Con ello se toma en consideración un género que, hasta ahora, ha recibido poca atención en la investigación de la imagen de España en la literatura de viajes alemana. El foco del análisis lo constituyen tanto el motivo del viaje como la percepción y representación de lo ajeno español. Por último, el análisis narratológico de los diversos aspectos seleccionados de la técnica narrativa nos servirá para delimitar la repercusión imagológica de la novela.

Reglas discursivas y normas morales

El objetivo de este trabajo es explicar la conexión entre reglas discursivas y normas morales en el marco de la ética del discurso. El trabajo comienza con un análisis de la diferencia entre acción y operación y con una reconstrucción del concepto de discurso. Luego es presentada la diferencia y la relación entre ley y obligación. La conclusión es que la conexión entre acción y discurso posible está implícita en la noción de responsabilidad moral.

Absolute cross sections for dissociative electron attachment to HCCCN

New absolute cross sections for dissociative electron attachment to HCCCN (cyanoacetylene or propiolonitrile) in the range of 0-10 eV electron energy are presented here, which have been determined from a new analysis of previously reported data (Graupner et al 2006 New J. Phys. 8 117). The highest cross sections are observed for the formation of CN^- at 5.3 eV and CCCN^- at 5.1 eV; approximately 0.06 Ų and 0.05 Ų respectively. As part of the re-analysis, it was necessary to determine absolute cross sections for electron-impact ionization of HCCCN with the binary-encounter Bethe method. These electron-impact ionization absolute cross sections for HCCCN are also presented here; the maximum value was found to be ∼6.6 Ų at ∼80 eV.

Bewegungsklassifikation mithilfe mobiler Sensoren

In diesem Beitrag wird eine neue Methode zur Analyse des manuellen Kommissionierprozesses vorgestellt, mit der u. a. die Kommissionierzeitanteile automatisch erfasst werden können. Diese Methode basiert auf einer sensorgestützten Bewegungsklassifikation, wie sie bspw. im Sport oder in der Medizin Anwendung findet. Dabei werden mobile Sensoren genutzt, die fortlaufend Messwerte wie z. B. die Beschleunigung oder die Drehgeschwindigkeit des Kommissionierers aufzeichnen. Auf Basis dieser Daten können Informationen über die ausgeführten Bewegungen und insbesondere über die durchlaufenen Bewegungszustände gewonnen werden. Dieser Ansatz wird im vorliegenden Beitrag auf die Kommissionierung übertragen. Dazu werden zunächst Klassen relevanter Bewegungen identifiziert und anschließend mit Verfahren aus dem maschinellen Lernen verarbeitet. Die Klassifikation erfolgt nach dem Prinzip des überwachten Lernens. Dabei werden durchschnittliche Erkennungsraten von bis zu 78,94 Prozent erzielt.

Einsatz faser- bzw. textilverstärkter Verbundwerkstoffe

Die hohen Leistungsansprüche an moderne Lagersysteme führen zu immer kürzeren Taktzeiten beim Warenumschlag, die auch von Regalbediengeräten (RBG) realisiert werden müssen. Um trotz der kurzen Umschlagzeiten eine schnelle und sichere Gutübergabe zu gewährleisten, muss innerhalb der Ausschwingzeit die Amplitude der Schwingungen des Lastaufnahmemittels vor dem Ein- beziehungsweise Auslagerungsvorgang weitgehend abgeklungen sein. Diese Wartezeiten beeinflussen die Taktzeit und damit die Umschlagleistung des RBG negativ. Ein möglicher Ansatz, die Ausschwingzeiten zu verkürzen, ist der Einsatz hochdämpfender Materialien, wie etwa Verbundwerkstoffe. Durch die erreichte Reduzierung der Schwingungsamplituden bei gleichzeitiger Erhöhung des Leichtbaugrades ist eine deutliche Effizienzsteigerung von RBG zu erwarten.

Lebenszykluskosten von elektrischen Antriebssystemen

Insbesondere bei Antriebssystemen stehen die Energiekosten neben den Anschaffungskosten im Fokus. Jedoch bleiben weitere Folgekosten, die im Laufe des Betriebs eines Antriebssystems in einem Fördermittel entstehen, meist unberücksichtigt. Dieser Artikel beschreibt einen Ansatz, wie sich Lebenszykluskosten von Antriebssystemen in Stetigfördertechnik prognostizieren lassen. Mit Hilfe von allgemein bekannten Normen und Richtlinien kann der Lebenszyklus eines Antriebssystems von der Projektierung über die Herstellung bis zur Entsorgung nach dem Betrieb in Kostenarten eingeteilt und veranschaulicht werden. Unter Verwendung von direkter Verrechnung als auch der Kalkulation mit Prozesskosten wird eine hinreichende Genauigkeit anhand definierter Prozessketten erreicht. Auf Basis dieser Kostenkalkulationen kann ein mehrstufiges Prognosemodell gebildet werden. Somit konnten durch das entwickelnde Modell Anlagenbeispiele untersucht und berechnet werden.

Biomass, quality traits and methane production of extensive grassland: biodiversity effects and sensor approaches

Energy policies around the world are mandating for a progressive increase in renewable energy production. Extensive grassland areas with low productivity and land use limitations have become target areas for sustainable energy production to avoid competition with food production on the limited available arable land resources and minimize further conversion of grassland into intensively managed energy cropping systems or abandonment. However, the high spatio-temporal variability in botanical composition and biochemical parameters is detrimental to reliable assessment of biomass yield and quality regarding anaerobic digestion. In an approach to assess the performance for predicting biomass using a multi-sensor combination including NIRS, ultra-sonic distance measurements and LAI-2000, biweekly sensor measurements were taken on a pure stand of reed canary grass (Phalaris aruninacea), a legume grass mixture and a diversity mixture with thirty-six species in an experimental extensive two cut management system. Different combinations of the sensor response values were used in multiple regression analysis to improve biomass predictions compared to exclusive sensors. Wavelength bands for sensor specific NDVI-type vegetation indices were selected from the hyperspectral data and evaluated for the biomass prediction as exclusive indices and in combination with LAI and ultra-sonic distance measurements. Ultrasonic sward height was the best to predict biomass in single sensor approaches (R² 0.73 – 0.76). The addition of LAI-2000 improved the prediction performance by up to 30% while NIRS barely improved the prediction performance. In an approach to evaluate broad based prediction of biochemical parameters relevant for anaerobic digestion using hyperspectral NIRS, spectroscopic measurements were taken on biomass from the Jena-Experiment plots in 2008 and 2009. Measurements were conducted on different conditions of the biomass including standing sward, hay and silage and different spectroscopic devices to simulate different preparation and measurement conditions along the process chain for biogas production. Best prediction results were acquired for all constituents at laboratory measurement conditions with dried and ground samples on a bench-top NIRS system (RPD > 3) with a coefficient of determination R2 < 0.9. The same biomass was further used in batch fermentation to analyse the impact of species richness and functional group composition on methane yields using whole crop digestion and pressfluid derived by the Integrated generation of solid Fuel and Biogas from Biomass (IFBB) procedure. Although species richness and functional group composition were largely insignificant, the presence of grasses and legumes in the mixtures were most determining factors influencing methane yields in whole crop digestion. High lignocellulose content and a high C/N ratio in grasses may have reduced the digestibility in the first cut material, excess nitrogen may have inhibited methane production in second cut legumes, while batch experiments proved superior specific methane yields of IFBB press fluids and showed that detrimental effects of the parent material were reduced by the technical treatment

Water loss management strategies for developing countries

Diese Arbeit beschäftigt sich mit nicht in Rechnung stellbaren Wasserverlusten in städtischen Versorgungsnetzen in Entwicklungsländern. Es soll das Wissen über diese Verluste erweitert und aufgezeigt werden, ob diese auf ein ökonomisch vertretbares Maß reduziert werden können. Die vorliegende Doktorarbeit untersucht solche unberechneten Wasserverluste und versucht, neben der Quantifizierung von Leckagen auch Entscheidungswerkzeuge für ein verbessertes Management der Versorgungsnetze in Entwicklungsländern zu erarbeiten. Als Fallstudie dient Harare, die Hauptstadt von Simbabwe. Wasserverluste in Verteilungsnetzen sind unvermeidbar, sollten aber auf ein ökonomisch tragbares Niveau reduziert werden, wenn ein nachhaltiger Betrieb erreicht werden soll. Wasserverluste können sowohl durch illegale und ungenehmigte Anschlüsse oder durch Undichtigkeiten im Verteilnetz, als auch durch mangelhafte Mess- und Berechnungssysteme entstehen. Es sind bereits viele Ansätze zur Verringerung von Verlusten in Wasserverteilsystemen bekannt geworden, entsprechend existieren dazu auch zahlreiche Methoden und Werkzeuge. Diese reichen von computergestützten Verfahren über gesetzliche und politische Vorgaben sowie ökonomische Berechnungen bis hin zu Maßnahmen der Modernisierung der Infrastruktur. Der Erfolg dieser Anstrengungen ist abhängig von der Umsetzbarkeit und dem Umfeld, in dem diese Maßnahmen durchgeführt werden. Die Bewertung der Arbeitsgüte einer jeden Wasserversorgungseinheit basiert auf der Effektivität des jeweiligen Verteilungssystems. Leistungs- und Bewertungszahlen sind die meist genutzten Ansätze, um Wasserverteilsysteme und ihre Effizienz einzustufen. Weltweit haben sich zur Bewertung als Indikatoren die finanzielle und die technische Leistungsfähigkeit durchgesetzt. Die eigene Untersuchung zeigt, dass diese Indikatoren in vielen Wasserversorgungssystemen der Entwicklungsländer nicht zur Einführung von Verlust reduzierenden Managementstrategien geführt haben. Viele durchgeführte Studien über die Einführung von Maßnahmen zur Verlustreduzierung beachten nur das gesamte nicht in Rechnung stellbare Wasser, ohne aber den Anteil der Leckagen an der Gesamthöhe zu bestimmen. Damit ist keine Aussage über die tatsächliche Zuordnung der Verluste möglich. Aus diesem Grund ist ein Bewertungsinstrument notwendig, mit dem die Verluste den verschiedenen Ursachen zugeordnet werden können. Ein solches Rechenwerkzeug ist das South African Night Flow Analysis Model (SANFLOW) der südafrikanischen Wasser-Forschungskommission, das Untersuchungen von Wasserdurchfluss und Anlagendruck in einzelnen Verteilbezirken ermöglicht. In der vorliegenden Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass das SANFLOW-Modell gut zur Bestimmung des Leckageanteiles verwendet werden kann. Daraus kann gefolgert werden, dass dieses Modell ein geeignetes und gut anpassbares Analysewerkzeug für Entwicklungsländer ist. Solche computergestützte Berechnungsansätze können zur Bestimmung von Leckagen in Wasserverteilungsnetzen eingesetzt werden. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von Künstlichen Neuronalen Netzen (Artificial Neural Network – ANN), die trainiert und dann zur Vorhersage der dynamischen Verhältnisse in Wasserversorgungssystemen genutzt werden können. Diese Werte können mit der Wassernachfrage eines definierten Bezirks verglichen werden. Zur Untersuchung wurde ein Mehrschichtiges Künstliches Neuronales Netz mit Fehlerrückführung zur Modellierung des Wasserflusses in einem überwachten Abschnitt eingesetzt. Zur Bestimmung des Wasserbedarfes wurde ein MATLAB Algorithmus entwickelt. Aus der Differenz der aktuellen und des simulierten Wassernachfrage konnte die Leckagerate des Wasserversorgungssystems ermittelt werden. Es konnte gezeigt werden, dass mit dem angelernten Neuronalen Netzwerk eine Vorhersage des Wasserflusses mit einer Genauigkeit von 99% möglich ist. Daraus lässt sich die Eignung von ANNs als flexibler und wirkungsvoller Ansatz zur Leckagedetektion in der Wasserversorgung ableiten. Die Untersuchung zeigte weiterhin, dass im Versorgungsnetz von Harare 36 % des eingespeisten Wassers verloren geht. Davon wiederum sind 33 % auf Leckagen zurückzuführen. Umgerechnet bedeutet dies einen finanziellen Verlust von monatlich 1 Millionen Dollar, was 20 % der Gesamteinnahmen der Stadt entspricht. Der Stadtverwaltung von Harare wird daher empfohlen, aktiv an der Beseitigung der Leckagen zu arbeiten, da diese hohen Verluste den Versorgungsbetrieb negativ beeinflussen. Abschließend wird in der Arbeit ein integriertes Leckage-Managementsystem vorgeschlagen, das den Wasserversorgern eine Entscheidungshilfe bei zu ergreifenden Maßnahmen zur Instandhaltung des Verteilnetzes geben soll.

Exchange-Bias-Dünnschichtsysteme - Charakterisierung, Modellierung und Anwendung

In dieser Arbeit werden Exchange-Bias-Dünnschichtsysteme untersucht. Ein Fokus der Arbeit liegt auf der magnetooptischen Aktivität dieser Systeme und im speziellen wie sich diese optimieren lässt. Der zweite Fokus der Arbeit ist die Modellierung dieser Systeme. Aufbauend auf einem polykristallinen Ansatz wird eine neue rotierbare magnetische Anisotropie eingeführt, welche die Relaxationszeiten thermisch instabiler Körner im AF berücksichtigt.

Cognitive Component Skills of Reading Comprehension in Developing Readers

Die Fähigkeit, geschriebene Texte zu verstehen, d.h. eine kohärente mentale Repräsentation von Textinhalten zu erstellen, ist eine notwendige Voraussetzung für eine erfolgreiche schulische und außerschulische Entwicklung. Es ist daher ein zentrales Anliegen des Bildungssystems Leseschwierigkeiten frühzeitig zu diagnostizieren und mithilfe zielgerichteter Interventionsprogramme zu fördern. Dies erfordert ein umfassendes Wissen über die kognitiven Teilprozesse, die dem Leseverstehen zugrunde liegen, ihre Zusammenhänge und ihre Entwicklung. Die vorliegende Dissertation soll zu einem umfassenden Verständnis über das Leseverstehen beitragen, indem sie eine Auswahl offener Fragestellungen experimentell untersucht. Studie 1 untersucht inwieweit phonologische Rekodier- und orthographische Dekodierfertigkeiten zum Satz- und Textverstehen beitragen und wie sich beide Fertigkeiten bei deutschen Grundschüler(inne)n von der 2. bis zur 4. Klasse entwickeln. Die Ergebnisse legen nahe, dass beide Fertigkeiten signifikante und eigenständige Beiträge zum Leseverstehen leisten und dass sich ihr relativer Beitrag über die Klassenstufen hinweg nicht verändert. Darüber hinaus zeigt sich, dass bereits deutsche Zweitklässler(innen) den Großteil geschriebener Wörter in altersgerechten Texten über orthographische Vergleichsprozesse erkennen. Nichtsdestotrotz nutzen deutsche Grundschulkinder offenbar kontinuierlich phonologische Informationen, um die visuelle Worterkennung zu optimieren. Studie 2 erweitert die bisherige empirische Forschung zu einem der bekanntesten Modelle des Leseverstehens—der Simple View of Reading (SVR, Gough & Tunmer, 1986). Die Studie überprüft die SVR (Reading comprehension = Decoding x Comprehension) mithilfe optimierter und methodisch stringenter Maße der Modellkonstituenten und überprüft ihre Generalisierbarkeit für deutsche Dritt- und Viertklässler(innen). Studie 2 zeigt, dass die SVR einer methodisch stringenten Überprüfung nicht standhält und nicht ohne Weiteres auf deutsche Dritt- und Viertklässler(innen) generalisiert werden kann. Es wurden nur schwache Belege für eine multiplikative Verknüpfung von Dekodier- (D) und Hörverstehensfertigkeiten (C) gefunden. Der Umstand, dass ein beachtlicher Teil der Varianz im Leseverstehen (R) nicht durch D und C aufgeklärt werden konnte, deutet darauf hin, dass das Modell nicht vollständig ist und ggf. durch weitere Komponenten ergänzt werden muss. Studie 3 untersucht die Verarbeitung positiv-kausaler und negativ-kausaler Kohärenzrelationen bei deutschen Erst- bis Viertklässler(inne)n und Erwachsenen im Lese- und Hörverstehen. In Übereinstimmung mit dem Cumulative Cognitive Complexity-Ansatz (Evers-Vermeul & Sanders, 2009; Spooren & Sanders, 2008) zeigt Studie 3, dass die Verarbeitung negativ-kausaler Kohärenzrelationen und Konnektoren kognitiv aufwändiger ist als die Verarbeitung positiv-kausaler Relationen. Darüber hinaus entwickelt sich das Verstehen beider Kohärenzrelationen noch über die Grundschulzeit hinweg und ist für negativ-kausale Relationen am Ende der vierten Klasse noch nicht abgeschlossen. Studie 4 zeigt und diskutiert die Nützlichkeit prozess-orientierter Lesetests wie ProDi- L (Richter et al., in press), die individuelle Unterschiede in den kognitiven Teilfertigkeiten des Leseverstehens selektiv erfassen. Hierzu wird exemplarisch die Konstruktvalidität des ProDi-L-Subtests ‚Syntaktische Integration’ nachgewiesen. Mittels explanatorischer Item- Repsonse-Modelle wird gezeigt, dass der Test Fertigkeiten syntaktischer Integration separat erfasst und Kinder mit defizitären syntaktischen Fertigkeiten identifizieren kann. Die berichteten Befunde tragen zu einem umfassenden Verständnis der kognitiven Teilfertigkeiten des Leseverstehens bei, das für eine optimale Gestaltung des Leseunterrichts, für das Erstellen von Lernmaterialien, Leseinstruktionen und Lehrbüchern unerlässlich ist. Darüber hinaus stellt es die Grundlage für eine sinnvolle Diagnose individueller Leseschwierigkeiten und für die Konzeption adaptiver und zielgerichteter Interventionsprogramme zur Förderung des Leseverstehens bei schwachen Leser(inne)n dar.

Das Bildzitat Eine Untersuchung von Paul Klees Die Revolution des Viaduktes in drei Texten der deutschprachigen Prosa

Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Bildzitates und seiner Form. Ausgangspunkt ist ein Kunstwerk, Paul Klees Revolution der Viadukte, und dessen Versprachlichung, dem sognannten Bildzitat, in drei Texten der deutschen Prosa. Als literaturwissenschaftliche Methode wurde ein intermedialer Ansatz nach Rajewsky, sowie von Berndt, Tonger-Erk gewählt. Eine Auswahl des Kunstwerkes und der Texte, die das Kunstwerk zitieren, wurde basierend auf dem Material der Datenbank über literarische Bildzitate in Wien getroffen. Die Analyse der Bildzitate in SAID: Das Rot lächelt, das Blau schweigt. Geschichten über Bilder, Uwe Timm: Der Freund und der Fremde und Gertrud Leutenegger: Vorabend erfolgt nach folgender Fragestellung: 1. Welches sind die grundlegenden Charakteristika des Bildes, die in den literarischen Bildzitaten hervorgehoben werden? 2. Mit welchen sprachlichen Mitteln wird dies hervorgehoben? 3. Welche Rolle spielt der Titel des Gemäldes? Wie der Resultatteil zeigt werden von den Autoren Stilmittel ähnlich die des Gemäldes (Kontrast, Repetition) verwendet. Der Titel des Gemäldes und die Bildzitate werden im Text als verstärkendes Element verwendet. The pictorial quote An analysis of Paul Klees Revolution of the viaduct in three German prose texts. This essay explores the quotation of images in literature. Starting point is Paul Klee's painting The revolution of the viaduct and its verbal expression, which is known as 'image quotation', in three German prose texts. The textual analysis of these works - SAID's Das Rot lächelt,das Blau schweigt. Geschichten über Bilder, Uwe Timm's Der Freund und der Fremde and Gertrud Leutenegger's Vorabend - is based on theories of intermediality. This essay shows that the authors employ stylistic devices similar to those in the painting, such as contrast and repetition, and use them as intermedial references.